block: do not reverse request order when flushing plug list
[platform/kernel/linux-starfive.git] / include / linux / blk-mq.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 #ifndef BLK_MQ_H
3 #define BLK_MQ_H
4
5 #include <linux/blkdev.h>
6 #include <linux/sbitmap.h>
7 #include <linux/lockdep.h>
8 #include <linux/scatterlist.h>
9 #include <linux/prefetch.h>
10
11 struct blk_mq_tags;
12 struct blk_flush_queue;
13
14 #define BLKDEV_MIN_RQ   4
15 #define BLKDEV_DEFAULT_RQ       128
16
17 enum rq_end_io_ret {
18         RQ_END_IO_NONE,
19         RQ_END_IO_FREE,
20 };
21
22 typedef enum rq_end_io_ret (rq_end_io_fn)(struct request *, blk_status_t);
23
24 /*
25  * request flags */
26 typedef __u32 __bitwise req_flags_t;
27
28 /* drive already may have started this one */
29 #define RQF_STARTED             ((__force req_flags_t)(1 << 1))
30 /* may not be passed by ioscheduler */
31 #define RQF_SOFTBARRIER         ((__force req_flags_t)(1 << 3))
32 /* request for flush sequence */
33 #define RQF_FLUSH_SEQ           ((__force req_flags_t)(1 << 4))
34 /* merge of different types, fail separately */
35 #define RQF_MIXED_MERGE         ((__force req_flags_t)(1 << 5))
36 /* track inflight for MQ */
37 #define RQF_MQ_INFLIGHT         ((__force req_flags_t)(1 << 6))
38 /* don't call prep for this one */
39 #define RQF_DONTPREP            ((__force req_flags_t)(1 << 7))
40 /* vaguely specified driver internal error.  Ignored by the block layer */
41 #define RQF_FAILED              ((__force req_flags_t)(1 << 10))
42 /* don't warn about errors */
43 #define RQF_QUIET               ((__force req_flags_t)(1 << 11))
44 /* elevator private data attached */
45 #define RQF_ELVPRIV             ((__force req_flags_t)(1 << 12))
46 /* account into disk and partition IO statistics */
47 #define RQF_IO_STAT             ((__force req_flags_t)(1 << 13))
48 /* runtime pm request */
49 #define RQF_PM                  ((__force req_flags_t)(1 << 15))
50 /* on IO scheduler merge hash */
51 #define RQF_HASHED              ((__force req_flags_t)(1 << 16))
52 /* track IO completion time */
53 #define RQF_STATS               ((__force req_flags_t)(1 << 17))
54 /* Look at ->special_vec for the actual data payload instead of the
55    bio chain. */
56 #define RQF_SPECIAL_PAYLOAD     ((__force req_flags_t)(1 << 18))
57 /* The per-zone write lock is held for this request */
58 #define RQF_ZONE_WRITE_LOCKED   ((__force req_flags_t)(1 << 19))
59 /* already slept for hybrid poll */
60 #define RQF_MQ_POLL_SLEPT       ((__force req_flags_t)(1 << 20))
61 /* ->timeout has been called, don't expire again */
62 #define RQF_TIMED_OUT           ((__force req_flags_t)(1 << 21))
63 /* queue has elevator attached */
64 #define RQF_ELV                 ((__force req_flags_t)(1 << 22))
65 #define RQF_RESV                        ((__force req_flags_t)(1 << 23))
66
67 /* flags that prevent us from merging requests: */
68 #define RQF_NOMERGE_FLAGS \
69         (RQF_STARTED | RQF_SOFTBARRIER | RQF_FLUSH_SEQ | RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
70
71 enum mq_rq_state {
72         MQ_RQ_IDLE              = 0,
73         MQ_RQ_IN_FLIGHT         = 1,
74         MQ_RQ_COMPLETE          = 2,
75 };
76
77 /*
78  * Try to put the fields that are referenced together in the same cacheline.
79  *
80  * If you modify this structure, make sure to update blk_rq_init() and
81  * especially blk_mq_rq_ctx_init() to take care of the added fields.
82  */
83 struct request {
84         struct request_queue *q;
85         struct blk_mq_ctx *mq_ctx;
86         struct blk_mq_hw_ctx *mq_hctx;
87
88         blk_opf_t cmd_flags;            /* op and common flags */
89         req_flags_t rq_flags;
90
91         int tag;
92         int internal_tag;
93
94         unsigned int timeout;
95
96         /* the following two fields are internal, NEVER access directly */
97         unsigned int __data_len;        /* total data len */
98         sector_t __sector;              /* sector cursor */
99
100         struct bio *bio;
101         struct bio *biotail;
102
103         union {
104                 struct list_head queuelist;
105                 struct request *rq_next;
106         };
107
108         struct block_device *part;
109 #ifdef CONFIG_BLK_RQ_ALLOC_TIME
110         /* Time that the first bio started allocating this request. */
111         u64 alloc_time_ns;
112 #endif
113         /* Time that this request was allocated for this IO. */
114         u64 start_time_ns;
115         /* Time that I/O was submitted to the device. */
116         u64 io_start_time_ns;
117
118 #ifdef CONFIG_BLK_WBT
119         unsigned short wbt_flags;
120 #endif
121         /*
122          * rq sectors used for blk stats. It has the same value
123          * with blk_rq_sectors(rq), except that it never be zeroed
124          * by completion.
125          */
126         unsigned short stats_sectors;
127
128         /*
129          * Number of scatter-gather DMA addr+len pairs after
130          * physical address coalescing is performed.
131          */
132         unsigned short nr_phys_segments;
133
134 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
135         unsigned short nr_integrity_segments;
136 #endif
137
138 #ifdef CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION
139         struct bio_crypt_ctx *crypt_ctx;
140         struct blk_crypto_keyslot *crypt_keyslot;
141 #endif
142
143         unsigned short write_hint;
144         unsigned short ioprio;
145
146         enum mq_rq_state state;
147         atomic_t ref;
148
149         unsigned long deadline;
150
151         /*
152          * The hash is used inside the scheduler, and killed once the
153          * request reaches the dispatch list. The ipi_list is only used
154          * to queue the request for softirq completion, which is long
155          * after the request has been unhashed (and even removed from
156          * the dispatch list).
157          */
158         union {
159                 struct hlist_node hash; /* merge hash */
160                 struct llist_node ipi_list;
161         };
162
163         /*
164          * The rb_node is only used inside the io scheduler, requests
165          * are pruned when moved to the dispatch queue. So let the
166          * completion_data share space with the rb_node.
167          */
168         union {
169                 struct rb_node rb_node; /* sort/lookup */
170                 struct bio_vec special_vec;
171                 void *completion_data;
172         };
173
174
175         /*
176          * Three pointers are available for the IO schedulers, if they need
177          * more they have to dynamically allocate it.  Flush requests are
178          * never put on the IO scheduler. So let the flush fields share
179          * space with the elevator data.
180          */
181         union {
182                 struct {
183                         struct io_cq            *icq;
184                         void                    *priv[2];
185                 } elv;
186
187                 struct {
188                         unsigned int            seq;
189                         struct list_head        list;
190                         rq_end_io_fn            *saved_end_io;
191                 } flush;
192         };
193
194         union {
195                 struct __call_single_data csd;
196                 u64 fifo_time;
197         };
198
199         /*
200          * completion callback.
201          */
202         rq_end_io_fn *end_io;
203         void *end_io_data;
204 };
205
206 static inline enum req_op req_op(const struct request *req)
207 {
208         return req->cmd_flags & REQ_OP_MASK;
209 }
210
211 static inline bool blk_rq_is_passthrough(struct request *rq)
212 {
213         return blk_op_is_passthrough(req_op(rq));
214 }
215
216 static inline unsigned short req_get_ioprio(struct request *req)
217 {
218         return req->ioprio;
219 }
220
221 #define rq_data_dir(rq)         (op_is_write(req_op(rq)) ? WRITE : READ)
222
223 #define rq_dma_dir(rq) \
224         (op_is_write(req_op(rq)) ? DMA_TO_DEVICE : DMA_FROM_DEVICE)
225
226 #define rq_list_add(listptr, rq)        do {            \
227         (rq)->rq_next = *(listptr);                     \
228         *(listptr) = rq;                                \
229 } while (0)
230
231 #define rq_list_add_tail(lastpptr, rq)  do {            \
232         (rq)->rq_next = NULL;                           \
233         **(lastpptr) = rq;                              \
234         *(lastpptr) = &rq->rq_next;                     \
235 } while (0)
236
237 #define rq_list_pop(listptr)                            \
238 ({                                                      \
239         struct request *__req = NULL;                   \
240         if ((listptr) && *(listptr))    {               \
241                 __req = *(listptr);                     \
242                 *(listptr) = __req->rq_next;            \
243         }                                               \
244         __req;                                          \
245 })
246
247 #define rq_list_peek(listptr)                           \
248 ({                                                      \
249         struct request *__req = NULL;                   \
250         if ((listptr) && *(listptr))                    \
251                 __req = *(listptr);                     \
252         __req;                                          \
253 })
254
255 #define rq_list_for_each(listptr, pos)                  \
256         for (pos = rq_list_peek((listptr)); pos; pos = rq_list_next(pos))
257
258 #define rq_list_for_each_safe(listptr, pos, nxt)                        \
259         for (pos = rq_list_peek((listptr)), nxt = rq_list_next(pos);    \
260                 pos; pos = nxt, nxt = pos ? rq_list_next(pos) : NULL)
261
262 #define rq_list_next(rq)        (rq)->rq_next
263 #define rq_list_empty(list)     ((list) == (struct request *) NULL)
264
265 /**
266  * rq_list_move() - move a struct request from one list to another
267  * @src: The source list @rq is currently in
268  * @dst: The destination list that @rq will be appended to
269  * @rq: The request to move
270  * @prev: The request preceding @rq in @src (NULL if @rq is the head)
271  */
272 static inline void rq_list_move(struct request **src, struct request **dst,
273                                 struct request *rq, struct request *prev)
274 {
275         if (prev)
276                 prev->rq_next = rq->rq_next;
277         else
278                 *src = rq->rq_next;
279         rq_list_add(dst, rq);
280 }
281
282 /**
283  * enum blk_eh_timer_return - How the timeout handler should proceed
284  * @BLK_EH_DONE: The block driver completed the command or will complete it at
285  *      a later time.
286  * @BLK_EH_RESET_TIMER: Reset the request timer and continue waiting for the
287  *      request to complete.
288  */
289 enum blk_eh_timer_return {
290         BLK_EH_DONE,
291         BLK_EH_RESET_TIMER,
292 };
293
294 #define BLK_TAG_ALLOC_FIFO 0 /* allocate starting from 0 */
295 #define BLK_TAG_ALLOC_RR 1 /* allocate starting from last allocated tag */
296
297 /**
298  * struct blk_mq_hw_ctx - State for a hardware queue facing the hardware
299  * block device
300  */
301 struct blk_mq_hw_ctx {
302         struct {
303                 /** @lock: Protects the dispatch list. */
304                 spinlock_t              lock;
305                 /**
306                  * @dispatch: Used for requests that are ready to be
307                  * dispatched to the hardware but for some reason (e.g. lack of
308                  * resources) could not be sent to the hardware. As soon as the
309                  * driver can send new requests, requests at this list will
310                  * be sent first for a fairer dispatch.
311                  */
312                 struct list_head        dispatch;
313                  /**
314                   * @state: BLK_MQ_S_* flags. Defines the state of the hw
315                   * queue (active, scheduled to restart, stopped).
316                   */
317                 unsigned long           state;
318         } ____cacheline_aligned_in_smp;
319
320         /**
321          * @run_work: Used for scheduling a hardware queue run at a later time.
322          */
323         struct delayed_work     run_work;
324         /** @cpumask: Map of available CPUs where this hctx can run. */
325         cpumask_var_t           cpumask;
326         /**
327          * @next_cpu: Used by blk_mq_hctx_next_cpu() for round-robin CPU
328          * selection from @cpumask.
329          */
330         int                     next_cpu;
331         /**
332          * @next_cpu_batch: Counter of how many works left in the batch before
333          * changing to the next CPU.
334          */
335         int                     next_cpu_batch;
336
337         /** @flags: BLK_MQ_F_* flags. Defines the behaviour of the queue. */
338         unsigned long           flags;
339
340         /**
341          * @sched_data: Pointer owned by the IO scheduler attached to a request
342          * queue. It's up to the IO scheduler how to use this pointer.
343          */
344         void                    *sched_data;
345         /**
346          * @queue: Pointer to the request queue that owns this hardware context.
347          */
348         struct request_queue    *queue;
349         /** @fq: Queue of requests that need to perform a flush operation. */
350         struct blk_flush_queue  *fq;
351
352         /**
353          * @driver_data: Pointer to data owned by the block driver that created
354          * this hctx
355          */
356         void                    *driver_data;
357
358         /**
359          * @ctx_map: Bitmap for each software queue. If bit is on, there is a
360          * pending request in that software queue.
361          */
362         struct sbitmap          ctx_map;
363
364         /**
365          * @dispatch_from: Software queue to be used when no scheduler was
366          * selected.
367          */
368         struct blk_mq_ctx       *dispatch_from;
369         /**
370          * @dispatch_busy: Number used by blk_mq_update_dispatch_busy() to
371          * decide if the hw_queue is busy using Exponential Weighted Moving
372          * Average algorithm.
373          */
374         unsigned int            dispatch_busy;
375
376         /** @type: HCTX_TYPE_* flags. Type of hardware queue. */
377         unsigned short          type;
378         /** @nr_ctx: Number of software queues. */
379         unsigned short          nr_ctx;
380         /** @ctxs: Array of software queues. */
381         struct blk_mq_ctx       **ctxs;
382
383         /** @dispatch_wait_lock: Lock for dispatch_wait queue. */
384         spinlock_t              dispatch_wait_lock;
385         /**
386          * @dispatch_wait: Waitqueue to put requests when there is no tag
387          * available at the moment, to wait for another try in the future.
388          */
389         wait_queue_entry_t      dispatch_wait;
390
391         /**
392          * @wait_index: Index of next available dispatch_wait queue to insert
393          * requests.
394          */
395         atomic_t                wait_index;
396
397         /**
398          * @tags: Tags owned by the block driver. A tag at this set is only
399          * assigned when a request is dispatched from a hardware queue.
400          */
401         struct blk_mq_tags      *tags;
402         /**
403          * @sched_tags: Tags owned by I/O scheduler. If there is an I/O
404          * scheduler associated with a request queue, a tag is assigned when
405          * that request is allocated. Else, this member is not used.
406          */
407         struct blk_mq_tags      *sched_tags;
408
409         /** @queued: Number of queued requests. */
410         unsigned long           queued;
411         /** @run: Number of dispatched requests. */
412         unsigned long           run;
413
414         /** @numa_node: NUMA node the storage adapter has been connected to. */
415         unsigned int            numa_node;
416         /** @queue_num: Index of this hardware queue. */
417         unsigned int            queue_num;
418
419         /**
420          * @nr_active: Number of active requests. Only used when a tag set is
421          * shared across request queues.
422          */
423         atomic_t                nr_active;
424
425         /** @cpuhp_online: List to store request if CPU is going to die */
426         struct hlist_node       cpuhp_online;
427         /** @cpuhp_dead: List to store request if some CPU die. */
428         struct hlist_node       cpuhp_dead;
429         /** @kobj: Kernel object for sysfs. */
430         struct kobject          kobj;
431
432 #ifdef CONFIG_BLK_DEBUG_FS
433         /**
434          * @debugfs_dir: debugfs directory for this hardware queue. Named
435          * as cpu<cpu_number>.
436          */
437         struct dentry           *debugfs_dir;
438         /** @sched_debugfs_dir: debugfs directory for the scheduler. */
439         struct dentry           *sched_debugfs_dir;
440 #endif
441
442         /**
443          * @hctx_list: if this hctx is not in use, this is an entry in
444          * q->unused_hctx_list.
445          */
446         struct list_head        hctx_list;
447 };
448
449 /**
450  * struct blk_mq_queue_map - Map software queues to hardware queues
451  * @mq_map:       CPU ID to hardware queue index map. This is an array
452  *      with nr_cpu_ids elements. Each element has a value in the range
453  *      [@queue_offset, @queue_offset + @nr_queues).
454  * @nr_queues:    Number of hardware queues to map CPU IDs onto.
455  * @queue_offset: First hardware queue to map onto. Used by the PCIe NVMe
456  *      driver to map each hardware queue type (enum hctx_type) onto a distinct
457  *      set of hardware queues.
458  */
459 struct blk_mq_queue_map {
460         unsigned int *mq_map;
461         unsigned int nr_queues;
462         unsigned int queue_offset;
463 };
464
465 /**
466  * enum hctx_type - Type of hardware queue
467  * @HCTX_TYPE_DEFAULT:  All I/O not otherwise accounted for.
468  * @HCTX_TYPE_READ:     Just for READ I/O.
469  * @HCTX_TYPE_POLL:     Polled I/O of any kind.
470  * @HCTX_MAX_TYPES:     Number of types of hctx.
471  */
472 enum hctx_type {
473         HCTX_TYPE_DEFAULT,
474         HCTX_TYPE_READ,
475         HCTX_TYPE_POLL,
476
477         HCTX_MAX_TYPES,
478 };
479
480 /**
481  * struct blk_mq_tag_set - tag set that can be shared between request queues
482  * @map:           One or more ctx -> hctx mappings. One map exists for each
483  *                 hardware queue type (enum hctx_type) that the driver wishes
484  *                 to support. There are no restrictions on maps being of the
485  *                 same size, and it's perfectly legal to share maps between
486  *                 types.
487  * @nr_maps:       Number of elements in the @map array. A number in the range
488  *                 [1, HCTX_MAX_TYPES].
489  * @ops:           Pointers to functions that implement block driver behavior.
490  * @nr_hw_queues:  Number of hardware queues supported by the block driver that
491  *                 owns this data structure.
492  * @queue_depth:   Number of tags per hardware queue, reserved tags included.
493  * @reserved_tags: Number of tags to set aside for BLK_MQ_REQ_RESERVED tag
494  *                 allocations.
495  * @cmd_size:      Number of additional bytes to allocate per request. The block
496  *                 driver owns these additional bytes.
497  * @numa_node:     NUMA node the storage adapter has been connected to.
498  * @timeout:       Request processing timeout in jiffies.
499  * @flags:         Zero or more BLK_MQ_F_* flags.
500  * @driver_data:   Pointer to data owned by the block driver that created this
501  *                 tag set.
502  * @tags:          Tag sets. One tag set per hardware queue. Has @nr_hw_queues
503  *                 elements.
504  * @shared_tags:
505  *                 Shared set of tags. Has @nr_hw_queues elements. If set,
506  *                 shared by all @tags.
507  * @tag_list_lock: Serializes tag_list accesses.
508  * @tag_list:      List of the request queues that use this tag set. See also
509  *                 request_queue.tag_set_list.
510  */
511 struct blk_mq_tag_set {
512         struct blk_mq_queue_map map[HCTX_MAX_TYPES];
513         unsigned int            nr_maps;
514         const struct blk_mq_ops *ops;
515         unsigned int            nr_hw_queues;
516         unsigned int            queue_depth;
517         unsigned int            reserved_tags;
518         unsigned int            cmd_size;
519         int                     numa_node;
520         unsigned int            timeout;
521         unsigned int            flags;
522         void                    *driver_data;
523
524         struct blk_mq_tags      **tags;
525
526         struct blk_mq_tags      *shared_tags;
527
528         struct mutex            tag_list_lock;
529         struct list_head        tag_list;
530 };
531
532 /**
533  * struct blk_mq_queue_data - Data about a request inserted in a queue
534  *
535  * @rq:   Request pointer.
536  * @last: If it is the last request in the queue.
537  */
538 struct blk_mq_queue_data {
539         struct request *rq;
540         bool last;
541 };
542
543 typedef bool (busy_tag_iter_fn)(struct request *, void *);
544
545 /**
546  * struct blk_mq_ops - Callback functions that implements block driver
547  * behaviour.
548  */
549 struct blk_mq_ops {
550         /**
551          * @queue_rq: Queue a new request from block IO.
552          */
553         blk_status_t (*queue_rq)(struct blk_mq_hw_ctx *,
554                                  const struct blk_mq_queue_data *);
555
556         /**
557          * @commit_rqs: If a driver uses bd->last to judge when to submit
558          * requests to hardware, it must define this function. In case of errors
559          * that make us stop issuing further requests, this hook serves the
560          * purpose of kicking the hardware (which the last request otherwise
561          * would have done).
562          */
563         void (*commit_rqs)(struct blk_mq_hw_ctx *);
564
565         /**
566          * @queue_rqs: Queue a list of new requests. Driver is guaranteed
567          * that each request belongs to the same queue. If the driver doesn't
568          * empty the @rqlist completely, then the rest will be queued
569          * individually by the block layer upon return.
570          */
571         void (*queue_rqs)(struct request **rqlist);
572
573         /**
574          * @get_budget: Reserve budget before queue request, once .queue_rq is
575          * run, it is driver's responsibility to release the
576          * reserved budget. Also we have to handle failure case
577          * of .get_budget for avoiding I/O deadlock.
578          */
579         int (*get_budget)(struct request_queue *);
580
581         /**
582          * @put_budget: Release the reserved budget.
583          */
584         void (*put_budget)(struct request_queue *, int);
585
586         /**
587          * @set_rq_budget_token: store rq's budget token
588          */
589         void (*set_rq_budget_token)(struct request *, int);
590         /**
591          * @get_rq_budget_token: retrieve rq's budget token
592          */
593         int (*get_rq_budget_token)(struct request *);
594
595         /**
596          * @timeout: Called on request timeout.
597          */
598         enum blk_eh_timer_return (*timeout)(struct request *);
599
600         /**
601          * @poll: Called to poll for completion of a specific tag.
602          */
603         int (*poll)(struct blk_mq_hw_ctx *, struct io_comp_batch *);
604
605         /**
606          * @complete: Mark the request as complete.
607          */
608         void (*complete)(struct request *);
609
610         /**
611          * @init_hctx: Called when the block layer side of a hardware queue has
612          * been set up, allowing the driver to allocate/init matching
613          * structures.
614          */
615         int (*init_hctx)(struct blk_mq_hw_ctx *, void *, unsigned int);
616         /**
617          * @exit_hctx: Ditto for exit/teardown.
618          */
619         void (*exit_hctx)(struct blk_mq_hw_ctx *, unsigned int);
620
621         /**
622          * @init_request: Called for every command allocated by the block layer
623          * to allow the driver to set up driver specific data.
624          *
625          * Tag greater than or equal to queue_depth is for setting up
626          * flush request.
627          */
628         int (*init_request)(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *,
629                             unsigned int, unsigned int);
630         /**
631          * @exit_request: Ditto for exit/teardown.
632          */
633         void (*exit_request)(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *,
634                              unsigned int);
635
636         /**
637          * @cleanup_rq: Called before freeing one request which isn't completed
638          * yet, and usually for freeing the driver private data.
639          */
640         void (*cleanup_rq)(struct request *);
641
642         /**
643          * @busy: If set, returns whether or not this queue currently is busy.
644          */
645         bool (*busy)(struct request_queue *);
646
647         /**
648          * @map_queues: This allows drivers specify their own queue mapping by
649          * overriding the setup-time function that builds the mq_map.
650          */
651         void (*map_queues)(struct blk_mq_tag_set *set);
652
653 #ifdef CONFIG_BLK_DEBUG_FS
654         /**
655          * @show_rq: Used by the debugfs implementation to show driver-specific
656          * information about a request.
657          */
658         void (*show_rq)(struct seq_file *m, struct request *rq);
659 #endif
660 };
661
662 enum {
663         BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE   = 1 << 0,
664         BLK_MQ_F_TAG_QUEUE_SHARED = 1 << 1,
665         /*
666          * Set when this device requires underlying blk-mq device for
667          * completing IO:
668          */
669         BLK_MQ_F_STACKING       = 1 << 2,
670         BLK_MQ_F_TAG_HCTX_SHARED = 1 << 3,
671         BLK_MQ_F_BLOCKING       = 1 << 5,
672         /* Do not allow an I/O scheduler to be configured. */
673         BLK_MQ_F_NO_SCHED       = 1 << 6,
674         /*
675          * Select 'none' during queue registration in case of a single hwq
676          * or shared hwqs instead of 'mq-deadline'.
677          */
678         BLK_MQ_F_NO_SCHED_BY_DEFAULT    = 1 << 7,
679         BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT = 8,
680         BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS = 1,
681
682         BLK_MQ_S_STOPPED        = 0,
683         BLK_MQ_S_TAG_ACTIVE     = 1,
684         BLK_MQ_S_SCHED_RESTART  = 2,
685
686         /* hw queue is inactive after all its CPUs become offline */
687         BLK_MQ_S_INACTIVE       = 3,
688
689         BLK_MQ_MAX_DEPTH        = 10240,
690
691         BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH   = 8,
692 };
693 #define BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(flags) \
694         ((flags >> BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT) & \
695                 ((1 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS) - 1))
696 #define BLK_ALLOC_POLICY_TO_MQ_FLAG(policy) \
697         ((policy & ((1 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS) - 1)) \
698                 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT)
699
700 #define BLK_MQ_NO_HCTX_IDX      (-1U)
701
702 struct gendisk *__blk_mq_alloc_disk(struct blk_mq_tag_set *set, void *queuedata,
703                 struct lock_class_key *lkclass);
704 #define blk_mq_alloc_disk(set, queuedata)                               \
705 ({                                                                      \
706         static struct lock_class_key __key;                             \
707                                                                         \
708         __blk_mq_alloc_disk(set, queuedata, &__key);                    \
709 })
710 struct gendisk *blk_mq_alloc_disk_for_queue(struct request_queue *q,
711                 struct lock_class_key *lkclass);
712 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *);
713 int blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
714                 struct request_queue *q);
715 void blk_mq_destroy_queue(struct request_queue *);
716
717 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set);
718 int blk_mq_alloc_sq_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
719                 const struct blk_mq_ops *ops, unsigned int queue_depth,
720                 unsigned int set_flags);
721 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set);
722
723 void blk_mq_free_request(struct request *rq);
724
725 bool blk_mq_queue_inflight(struct request_queue *q);
726
727 enum {
728         /* return when out of requests */
729         BLK_MQ_REQ_NOWAIT       = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 0),
730         /* allocate from reserved pool */
731         BLK_MQ_REQ_RESERVED     = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 1),
732         /* set RQF_PM */
733         BLK_MQ_REQ_PM           = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 2),
734 };
735
736 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, blk_opf_t opf,
737                 blk_mq_req_flags_t flags);
738 struct request *blk_mq_alloc_request_hctx(struct request_queue *q,
739                 blk_opf_t opf, blk_mq_req_flags_t flags,
740                 unsigned int hctx_idx);
741
742 /*
743  * Tag address space map.
744  */
745 struct blk_mq_tags {
746         unsigned int nr_tags;
747         unsigned int nr_reserved_tags;
748
749         atomic_t active_queues;
750
751         struct sbitmap_queue bitmap_tags;
752         struct sbitmap_queue breserved_tags;
753
754         struct request **rqs;
755         struct request **static_rqs;
756         struct list_head page_list;
757
758         /*
759          * used to clear request reference in rqs[] before freeing one
760          * request pool
761          */
762         spinlock_t lock;
763 };
764
765 static inline struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags,
766                                                unsigned int tag)
767 {
768         if (tag < tags->nr_tags) {
769                 prefetch(tags->rqs[tag]);
770                 return tags->rqs[tag];
771         }
772
773         return NULL;
774 }
775
776 enum {
777         BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS = 16,
778         BLK_MQ_UNIQUE_TAG_MASK = (1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS) - 1,
779 };
780
781 u32 blk_mq_unique_tag(struct request *rq);
782
783 static inline u16 blk_mq_unique_tag_to_hwq(u32 unique_tag)
784 {
785         return unique_tag >> BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS;
786 }
787
788 static inline u16 blk_mq_unique_tag_to_tag(u32 unique_tag)
789 {
790         return unique_tag & BLK_MQ_UNIQUE_TAG_MASK;
791 }
792
793 /**
794  * blk_mq_rq_state() - read the current MQ_RQ_* state of a request
795  * @rq: target request.
796  */
797 static inline enum mq_rq_state blk_mq_rq_state(struct request *rq)
798 {
799         return READ_ONCE(rq->state);
800 }
801
802 static inline int blk_mq_request_started(struct request *rq)
803 {
804         return blk_mq_rq_state(rq) != MQ_RQ_IDLE;
805 }
806
807 static inline int blk_mq_request_completed(struct request *rq)
808 {
809         return blk_mq_rq_state(rq) == MQ_RQ_COMPLETE;
810 }
811
812 /*
813  * 
814  * Set the state to complete when completing a request from inside ->queue_rq.
815  * This is used by drivers that want to ensure special complete actions that
816  * need access to the request are called on failure, e.g. by nvme for
817  * multipathing.
818  */
819 static inline void blk_mq_set_request_complete(struct request *rq)
820 {
821         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
822 }
823
824 /*
825  * Complete the request directly instead of deferring it to softirq or
826  * completing it another CPU. Useful in preemptible instead of an interrupt.
827  */
828 static inline void blk_mq_complete_request_direct(struct request *rq,
829                    void (*complete)(struct request *rq))
830 {
831         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
832         complete(rq);
833 }
834
835 void blk_mq_start_request(struct request *rq);
836 void blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error);
837 void __blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error);
838 void blk_mq_end_request_batch(struct io_comp_batch *ib);
839
840 /*
841  * Only need start/end time stamping if we have iostat or
842  * blk stats enabled, or using an IO scheduler.
843  */
844 static inline bool blk_mq_need_time_stamp(struct request *rq)
845 {
846         return (rq->rq_flags & (RQF_IO_STAT | RQF_STATS | RQF_ELV));
847 }
848
849 static inline bool blk_mq_is_reserved_rq(struct request *rq)
850 {
851         return rq->rq_flags & RQF_RESV;
852 }
853
854 /*
855  * Batched completions only work when there is no I/O error and no special
856  * ->end_io handler.
857  */
858 static inline bool blk_mq_add_to_batch(struct request *req,
859                                        struct io_comp_batch *iob, int ioerror,
860                                        void (*complete)(struct io_comp_batch *))
861 {
862         if (!iob || (req->rq_flags & RQF_ELV) || ioerror ||
863                         (req->end_io && !blk_rq_is_passthrough(req)))
864                 return false;
865
866         if (!iob->complete)
867                 iob->complete = complete;
868         else if (iob->complete != complete)
869                 return false;
870         iob->need_ts |= blk_mq_need_time_stamp(req);
871         rq_list_add(&iob->req_list, req);
872         return true;
873 }
874
875 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq, bool kick_requeue_list);
876 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q);
877 void blk_mq_delay_kick_requeue_list(struct request_queue *q, unsigned long msecs);
878 void blk_mq_complete_request(struct request *rq);
879 bool blk_mq_complete_request_remote(struct request *rq);
880 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
881 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
882 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q);
883 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q);
884 void blk_mq_start_stopped_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async);
885 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async);
886 void blk_mq_quiesce_queue(struct request_queue *q);
887 void blk_mq_wait_quiesce_done(struct request_queue *q);
888 void blk_mq_unquiesce_queue(struct request_queue *q);
889 void blk_mq_delay_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs);
890 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async);
891 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async);
892 void blk_mq_delay_run_hw_queues(struct request_queue *q, unsigned long msecs);
893 void blk_mq_tagset_busy_iter(struct blk_mq_tag_set *tagset,
894                 busy_tag_iter_fn *fn, void *priv);
895 void blk_mq_tagset_wait_completed_request(struct blk_mq_tag_set *tagset);
896 void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q);
897 void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q);
898 void blk_freeze_queue_start(struct request_queue *q);
899 void blk_mq_freeze_queue_wait(struct request_queue *q);
900 int blk_mq_freeze_queue_wait_timeout(struct request_queue *q,
901                                      unsigned long timeout);
902
903 void blk_mq_map_queues(struct blk_mq_queue_map *qmap);
904 void blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set, int nr_hw_queues);
905
906 void blk_mq_quiesce_queue_nowait(struct request_queue *q);
907
908 unsigned int blk_mq_rq_cpu(struct request *rq);
909
910 bool __blk_should_fake_timeout(struct request_queue *q);
911 static inline bool blk_should_fake_timeout(struct request_queue *q)
912 {
913         if (IS_ENABLED(CONFIG_FAIL_IO_TIMEOUT) &&
914             test_bit(QUEUE_FLAG_FAIL_IO, &q->queue_flags))
915                 return __blk_should_fake_timeout(q);
916         return false;
917 }
918
919 /**
920  * blk_mq_rq_from_pdu - cast a PDU to a request
921  * @pdu: the PDU (Protocol Data Unit) to be casted
922  *
923  * Return: request
924  *
925  * Driver command data is immediately after the request. So subtract request
926  * size to get back to the original request.
927  */
928 static inline struct request *blk_mq_rq_from_pdu(void *pdu)
929 {
930         return pdu - sizeof(struct request);
931 }
932
933 /**
934  * blk_mq_rq_to_pdu - cast a request to a PDU
935  * @rq: the request to be casted
936  *
937  * Return: pointer to the PDU
938  *
939  * Driver command data is immediately after the request. So add request to get
940  * the PDU.
941  */
942 static inline void *blk_mq_rq_to_pdu(struct request *rq)
943 {
944         return rq + 1;
945 }
946
947 #define queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)                               \
948         xa_for_each(&(q)->hctx_table, (i), (hctx))
949
950 #define hctx_for_each_ctx(hctx, ctx, i)                                 \
951         for ((i) = 0; (i) < (hctx)->nr_ctx &&                           \
952              ({ ctx = (hctx)->ctxs[(i)]; 1; }); (i)++)
953
954 static inline void blk_mq_cleanup_rq(struct request *rq)
955 {
956         if (rq->q->mq_ops->cleanup_rq)
957                 rq->q->mq_ops->cleanup_rq(rq);
958 }
959
960 static inline void blk_rq_bio_prep(struct request *rq, struct bio *bio,
961                 unsigned int nr_segs)
962 {
963         rq->nr_phys_segments = nr_segs;
964         rq->__data_len = bio->bi_iter.bi_size;
965         rq->bio = rq->biotail = bio;
966         rq->ioprio = bio_prio(bio);
967 }
968
969 void blk_mq_hctx_set_fq_lock_class(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
970                 struct lock_class_key *key);
971
972 static inline bool rq_is_sync(struct request *rq)
973 {
974         return op_is_sync(rq->cmd_flags);
975 }
976
977 void blk_rq_init(struct request_queue *q, struct request *rq);
978 int blk_rq_prep_clone(struct request *rq, struct request *rq_src,
979                 struct bio_set *bs, gfp_t gfp_mask,
980                 int (*bio_ctr)(struct bio *, struct bio *, void *), void *data);
981 void blk_rq_unprep_clone(struct request *rq);
982 blk_status_t blk_insert_cloned_request(struct request *rq);
983
984 struct rq_map_data {
985         struct page **pages;
986         unsigned long offset;
987         unsigned short page_order;
988         unsigned short nr_entries;
989         bool null_mapped;
990         bool from_user;
991 };
992
993 int blk_rq_map_user(struct request_queue *, struct request *,
994                 struct rq_map_data *, void __user *, unsigned long, gfp_t);
995 int blk_rq_map_user_io(struct request *, struct rq_map_data *,
996                 void __user *, unsigned long, gfp_t, bool, int, bool, int);
997 int blk_rq_map_user_iov(struct request_queue *, struct request *,
998                 struct rq_map_data *, const struct iov_iter *, gfp_t);
999 int blk_rq_unmap_user(struct bio *);
1000 int blk_rq_map_kern(struct request_queue *, struct request *, void *,
1001                 unsigned int, gfp_t);
1002 int blk_rq_append_bio(struct request *rq, struct bio *bio);
1003 void blk_execute_rq_nowait(struct request *rq, bool at_head);
1004 blk_status_t blk_execute_rq(struct request *rq, bool at_head);
1005 bool blk_rq_is_poll(struct request *rq);
1006
1007 struct req_iterator {
1008         struct bvec_iter iter;
1009         struct bio *bio;
1010 };
1011
1012 #define __rq_for_each_bio(_bio, rq)     \
1013         if ((rq->bio))                  \
1014                 for (_bio = (rq)->bio; _bio; _bio = _bio->bi_next)
1015
1016 #define rq_for_each_segment(bvl, _rq, _iter)                    \
1017         __rq_for_each_bio(_iter.bio, _rq)                       \
1018                 bio_for_each_segment(bvl, _iter.bio, _iter.iter)
1019
1020 #define rq_for_each_bvec(bvl, _rq, _iter)                       \
1021         __rq_for_each_bio(_iter.bio, _rq)                       \
1022                 bio_for_each_bvec(bvl, _iter.bio, _iter.iter)
1023
1024 #define rq_iter_last(bvec, _iter)                               \
1025                 (_iter.bio->bi_next == NULL &&                  \
1026                  bio_iter_last(bvec, _iter.iter))
1027
1028 /*
1029  * blk_rq_pos()                 : the current sector
1030  * blk_rq_bytes()               : bytes left in the entire request
1031  * blk_rq_cur_bytes()           : bytes left in the current segment
1032  * blk_rq_sectors()             : sectors left in the entire request
1033  * blk_rq_cur_sectors()         : sectors left in the current segment
1034  * blk_rq_stats_sectors()       : sectors of the entire request used for stats
1035  */
1036 static inline sector_t blk_rq_pos(const struct request *rq)
1037 {
1038         return rq->__sector;
1039 }
1040
1041 static inline unsigned int blk_rq_bytes(const struct request *rq)
1042 {
1043         return rq->__data_len;
1044 }
1045
1046 static inline int blk_rq_cur_bytes(const struct request *rq)
1047 {
1048         if (!rq->bio)
1049                 return 0;
1050         if (!bio_has_data(rq->bio))     /* dataless requests such as discard */
1051                 return rq->bio->bi_iter.bi_size;
1052         return bio_iovec(rq->bio).bv_len;
1053 }
1054
1055 static inline unsigned int blk_rq_sectors(const struct request *rq)
1056 {
1057         return blk_rq_bytes(rq) >> SECTOR_SHIFT;
1058 }
1059
1060 static inline unsigned int blk_rq_cur_sectors(const struct request *rq)
1061 {
1062         return blk_rq_cur_bytes(rq) >> SECTOR_SHIFT;
1063 }
1064
1065 static inline unsigned int blk_rq_stats_sectors(const struct request *rq)
1066 {
1067         return rq->stats_sectors;
1068 }
1069
1070 /*
1071  * Some commands like WRITE SAME have a payload or data transfer size which
1072  * is different from the size of the request.  Any driver that supports such
1073  * commands using the RQF_SPECIAL_PAYLOAD flag needs to use this helper to
1074  * calculate the data transfer size.
1075  */
1076 static inline unsigned int blk_rq_payload_bytes(struct request *rq)
1077 {
1078         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1079                 return rq->special_vec.bv_len;
1080         return blk_rq_bytes(rq);
1081 }
1082
1083 /*
1084  * Return the first full biovec in the request.  The caller needs to check that
1085  * there are any bvecs before calling this helper.
1086  */
1087 static inline struct bio_vec req_bvec(struct request *rq)
1088 {
1089         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1090                 return rq->special_vec;
1091         return mp_bvec_iter_bvec(rq->bio->bi_io_vec, rq->bio->bi_iter);
1092 }
1093
1094 static inline unsigned int blk_rq_count_bios(struct request *rq)
1095 {
1096         unsigned int nr_bios = 0;
1097         struct bio *bio;
1098
1099         __rq_for_each_bio(bio, rq)
1100                 nr_bios++;
1101
1102         return nr_bios;
1103 }
1104
1105 void blk_steal_bios(struct bio_list *list, struct request *rq);
1106
1107 /*
1108  * Request completion related functions.
1109  *
1110  * blk_update_request() completes given number of bytes and updates
1111  * the request without completing it.
1112  */
1113 bool blk_update_request(struct request *rq, blk_status_t error,
1114                                unsigned int nr_bytes);
1115 void blk_abort_request(struct request *);
1116
1117 /*
1118  * Number of physical segments as sent to the device.
1119  *
1120  * Normally this is the number of discontiguous data segments sent by the
1121  * submitter.  But for data-less command like discard we might have no
1122  * actual data segments submitted, but the driver might have to add it's
1123  * own special payload.  In that case we still return 1 here so that this
1124  * special payload will be mapped.
1125  */
1126 static inline unsigned short blk_rq_nr_phys_segments(struct request *rq)
1127 {
1128         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1129                 return 1;
1130         return rq->nr_phys_segments;
1131 }
1132
1133 /*
1134  * Number of discard segments (or ranges) the driver needs to fill in.
1135  * Each discard bio merged into a request is counted as one segment.
1136  */
1137 static inline unsigned short blk_rq_nr_discard_segments(struct request *rq)
1138 {
1139         return max_t(unsigned short, rq->nr_phys_segments, 1);
1140 }
1141
1142 int __blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
1143                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **last_sg);
1144 static inline int blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
1145                 struct scatterlist *sglist)
1146 {
1147         struct scatterlist *last_sg = NULL;
1148
1149         return __blk_rq_map_sg(q, rq, sglist, &last_sg);
1150 }
1151 void blk_dump_rq_flags(struct request *, char *);
1152
1153 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_ZONED
1154 static inline unsigned int blk_rq_zone_no(struct request *rq)
1155 {
1156         return disk_zone_no(rq->q->disk, blk_rq_pos(rq));
1157 }
1158
1159 static inline unsigned int blk_rq_zone_is_seq(struct request *rq)
1160 {
1161         return disk_zone_is_seq(rq->q->disk, blk_rq_pos(rq));
1162 }
1163
1164 bool blk_req_needs_zone_write_lock(struct request *rq);
1165 bool blk_req_zone_write_trylock(struct request *rq);
1166 void __blk_req_zone_write_lock(struct request *rq);
1167 void __blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq);
1168
1169 static inline void blk_req_zone_write_lock(struct request *rq)
1170 {
1171         if (blk_req_needs_zone_write_lock(rq))
1172                 __blk_req_zone_write_lock(rq);
1173 }
1174
1175 static inline void blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq)
1176 {
1177         if (rq->rq_flags & RQF_ZONE_WRITE_LOCKED)
1178                 __blk_req_zone_write_unlock(rq);
1179 }
1180
1181 static inline bool blk_req_zone_is_write_locked(struct request *rq)
1182 {
1183         return rq->q->disk->seq_zones_wlock &&
1184                 test_bit(blk_rq_zone_no(rq), rq->q->disk->seq_zones_wlock);
1185 }
1186
1187 static inline bool blk_req_can_dispatch_to_zone(struct request *rq)
1188 {
1189         if (!blk_req_needs_zone_write_lock(rq))
1190                 return true;
1191         return !blk_req_zone_is_write_locked(rq);
1192 }
1193 #else /* CONFIG_BLK_DEV_ZONED */
1194 static inline bool blk_req_needs_zone_write_lock(struct request *rq)
1195 {
1196         return false;
1197 }
1198
1199 static inline void blk_req_zone_write_lock(struct request *rq)
1200 {
1201 }
1202
1203 static inline void blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq)
1204 {
1205 }
1206 static inline bool blk_req_zone_is_write_locked(struct request *rq)
1207 {
1208         return false;
1209 }
1210
1211 static inline bool blk_req_can_dispatch_to_zone(struct request *rq)
1212 {
1213         return true;
1214 }
1215 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_ZONED */
1216
1217 #endif /* BLK_MQ_H */